BỘ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ

TÊN NHIỆM VỤ:
HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER
MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT
CƠ QUAN CHỦ TRÌ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
CHỦ NHIỆM: PGS-TS ĐINH XUÂN KHOA 8814

HÀ NỘI - 2011

BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ
THEO NHIỆM VỤ NGHỊ ĐỊNH THƯ

TÊN NHIỆM VỤ:
HỢP TÁC NGHIÊN CỨU VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ
LÀM LẠNH NGUYÊN TỬ BẰNG LASER
MÃ SỐ: 03/2009/ HĐ-NĐT Chủ nhiệm Nhiệm vụ: Cơ quan chủ trì Nhiệm vụ:

PGS.TS. Đinh Xuân Khoa Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ Hà Nội - 2011
DANH SÁCH CÁC CÁ NHÂN PHÍA VIỆT NAM THAM GIA
THỰC HIỆN NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

PGS.TS. Đinh Xuân Khoa

- 3 -
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
__________________
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Vinh, ngày tháng năm 2011
BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHỊ ĐỊNH THƯ

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài/dự án: “Hp tác nghiên cu và chuyn giao công ngh làm
lnh nguyên t bng laser”
Mã s  tài, d án: 03/2009/H-NT
Thuc d án khoa hc và công ngh theo Ngh nh th hp tác quc
t vi Cng hòa Ba Lan.
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:
H và tên: inh Xuân Khoa
Ngày, tháng, nm sinh: 06/06/1960 Gii tính: Nam
Hc hàm, hc v: Phó giáo s, tin s vt lý
Chc danh khoa hc: Cán b gi
ng dy.

+ Kính phí h tr t SNKH: 1500 tr..
+ Kinh phí t các ngun khác: 0,0 tr..
+ T l và kinh phí thu hi i vi d án: 2 467 847 VN (chim 0.16%)

b) Tình hình c
ấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thi gian
(Tháng,
nm)
Kinh phí
(Tr.)
Thi gian
(Tháng,
nm)
Kinh phí
(Tr.)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 1/2009-
12/2009
700,0 1/2009-
12/2009
697,532153 700,0
2 01/2010-
12/2010
800,0 1/2010-

7513
194,867
513

13

Tổng cộng 1500,0 1500,0 0,0 1497,5
32153
1497,53
2153
0,0
- Lý do thay i (nu có): không.

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 Quyt nh c oàn i công tác
nc ngoài (oàn ra 1)
Chuyn i gm có 03
ngi:
inh Xuân Khoa,
V Ngc Sáu
Nguyn Huy Bng,

- 6 -
2 Quyt nh t chc Hi tho
Quc t v “Nguyên t lnh và

Trng i
hc Vinh
Ch trì Nhim
v
Các sn
phm chính

2 Trung tâm
Khoa hc công
ngh B Quc
Phòng
Trung tâm
Khoa hc
công ngh B
Quc Phòng
Phi hp t
chc Hi tho
quc t v
“Nguyên t lnh
và ph hc
laser”
Tuyn tp
các bài báo
c ng 
tp chí nc
ngoài

3 Vin Vt lý và
in t
Vin Vt lý

hp Vác-sa-va
(Ba Lan)
i hc tng
hp Vác-sa-
va (Ba Lan)
Phi hp trin
khai các nghiên
cu lý thuyt
Các bài báo
6 i hc tng
hp Zielona
Gora (Ba Lan)
i hc tng
hp Zielona
Gora (Ba
Lan)
Phi hp trin
khai các nghiên
cu lý thuyt
Các bài báo
- Lý do thay i (nu có): Không.

5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
Số
TT
Tên cá nhân
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia

3 TS. oàn Hoài
Sn
oàn Hoài Sn Nghiên cu
viên
Các mô hình
nghiên cu
lý thuyt v
nguyên t
lnh

4 TS. Lu Tin
Hng
Lu Tin Hng Nghiên cu
viên
Các mô hình
nghiên cu
lý thuyt v
nguyên t
lnh - 8 -
5 ThS. Bùi ình
Thun
GS TSKH
.Wodzimierz
Jastrzbski
Ch nhim
phía i tác
By quang t

nguyên t
lnh

9 PGS. TSKH
Marek
Trippenbach
ThS. Nguyn
Huy Bng
Nghiên cu
viên
By quang t
10 ThS. Nguyn
Huy Bng

- Lý do thay i ( nu có): Không

6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số
TT
Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Ghi
chú*

1 Hp tác nghiên cu v cu trúc
ph nguyên t, phân t và kh
nng làm lnh các nguyên t
phân t (Quý I-IV nm th

th nht). 4
Hp tác nghiên cu bài toán lý
thuyt và thc nghim k thut
làm lnh nguyên t bng laser
(Nm th nht và th hai)
Hp tác nghiên cu bài toán lý
thuyt và thc nghim k thut
làm lnh nguyên t bng laser
(Nm th nht và th hai) 5
Chuyn giao các k thut tính
toán, công ngh s dng và
khai thác các thit b (Quý IV
nm th nht).
Chuyn giao các k thut tính
toán, công ngh s dng và
khai thác các thit b (Quý IV
nm th nht). 6
Trao i và cùng s dng các
kt qu nghiên cu (nm th
nht và th hai)
Trao i và cùng s dng các


7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
TT
Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú*
1 Quý III/IV nm th nht.
Hi tho c t chc ti
Vinh v K thut làm lnh
nguyên t bng laser, kinh
phí 30 triu ng
Hi tho Quc t c
t chc ti H Vinh vào
tháng 10 nm 2009, vi
ch  “Nguyên t lnh
và ph hc laser”, kinh
phí 138 triu ng (30
triu t kinh phí  tài,
108 triu t các ngun
kinh phí khác)

- Lý do thay i (nu có): Không.

8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số

6/2009
Mô hình
nghiên cu

3 a ra báo cáo tng hp và chi
tit các vn  cn phi gii
quyt cùng vi các phng
pháp gii quyt
Tháng 1-
6/2009
Các ni dung
chi tit 
thc hin
Nhim v

4 Tin hành mua sm các phn
mm, trang thit b cho vic thí
nghim trong các ni dung ca
 tài
Tháng 1-
6/2009
Máy móc
theo thuyt
minh

5 Tip tc các nghiên cu v cu
trúc ph nguyên t, phân t và
tìm hiu các kh nng làm lnh
nguyên t, phân t
Tháng 1-- 12 -
8 Nghiên cu thit k các h laser
xung ngn ng dng trong công
ngh làm lnh nguyên t
Tháng 7-
12/2009
Các loi laser
s dng trong
làm lnh
nguyên t

9 Tin hành mua sm các phn
mm, trang thit b cho vic thí
nghim trong các ni dung ca
 tài
Tháng 7-
12/2009
Các phn
mm theo
thuyt minh

10 T chc hi tho v các k
thut làm lnh nguyên t bng
laser
Tháng
10/2009


14 Tin hành các thí nghim, da
trên các kt qu nghiên cu lý
thuyt
Tháng 7-
12/2010
Các phép o
so sánh vi lý
thuyt

15 Da vào các kt qu thu c
có th vit các bài báo tham d
các hi ngh, hi tho hoc
Tháng 7-
12/2010
Các bài báo
c ng ti
trên tp chí - 13 -
ng tp chí chuyên ngành
trong và ngoài nc
chuyên ngành
16 Nghm thu kt thúc nhim v Tháng
12/2010
Bn tng kt
- Lý do thay i (nu có): Không
tt hn 10
-10

mbar.

- Nhit  làm
lnh c 140 µK
- H laser làm
lnh n mode,
có  rng ph
0.65 MHz
-  chân
không t c
10
-11
mbar.

- Lý do thay i (nu có): Không.

- 14 -
c) Sản phẩm Dạng III:
Yêu cầu khoa học
cần đạt


khoa hc, phù hp
cho ging dy hc
viên cao hc và NCS
ngành Quang hc.
Mt bn tho và
01 ã xut bn.
Ni dung khoa
hc phù hp cho
ging dy hc
viên cao hc và
NCS ngành
Quang hc.
02 tài liu:
- C s quang
hc phi tuyn
(ã in ti
NXB Giáo
dc 2010).
- Các k thut
làm lnh
nguyên t
bng laser
(bn tho, in
trong 2011)
3 Báo cáo tng kt
và ánh giá các
kt qu ca
nhim v
Tng hp tt c các
kt qu thu c.

- 15 -
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo k
hoch
Thc t t
c
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1 Thc s 03 thc s 13 thc s 2010
2 Tin s 01 tin s 02 tin s 2010 - Lý do thay i (nu có): Không.

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với
giống cây trồng:
Không.
- Lý do thay i (nu có): Không.
e) Danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế:
Không.

2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a. Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
Làm lnh nguyên t bng laser là lnh vc nghiên cu mi và ây là

d. Đánh giá về năng lực và tính tiên tiến của đối tác:
Ba Lan là mt trong nhng nc u tiên trên th gii thành công
trong vic làm lnh nguyên t n nhit  nano Kelvin  to ra h BEC.
Ch nhim phía i tác - GS W. Jastrzebski là ngi có nhiu nm làm vic
cùng vi nhóm nghiên cu t
i phòng thí nghim trng im quc gia
(FAMO) ca Ba Lan. ây là ni u tiên và duy nht  Ba Lan thc hin
thành công làm lnh nguyên t n trng thái BEC. Bên cnh ó, GS M.
Trippenbach (cùng tham gia hp tác trong  tài này) là ngi ã có nhiu
nm nghiên cu lý thuyt vi nhà khoa hc W. Phillip (ngi c trao gii
Nobel Vt lý nm 1997 v làm lnh nguyên t ).
Vì vy, vic hp tác vi các chuyên gia phía Ba Lan ã to iu kin
r
t thun li cho nhóm nghiên cu ca i hc Vinh tip xúc vi các nhà
khoa hc (thc nghim và lý thuyt) rt có uy tín ca th gii. - 17 -
3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ
trì…)
I Báo cáo nh k

Ln 1

12/03/2010
+ Trin khai các nghiên cu v ng dng
ca công ngh làm lnh nguyên t bng
laser: tng cng và iu khin h s khúc
x phi tuyn kiu Kerr trong iu kin có
hiu ng trong sut cm ng in t, iu
khin vn tc nhóm ca ánh sáng, nghiên
cu các hiu ng khác liên quan n
nguyên t
lnh.
+ Tin hành các phép o c ti Ba Lan  i
chng vi các kt qu tính toán lý thuyt.
+ Chun b h s thu  mua sm thit b.
+ H tr ào to sau i hc.
+ T chc Hi tho quc t v “Nguyên t

- 18 -
lnh và ph hc laser 10/2009”
+ ng ti các kt qu khoa hc trên các
tp chí nghiên cu chuyên ngành trong và
ngoài nc
 xut: cho tip tc trin khai nhim v.
Báo cáo ánh giá
tóm tt các ni dung
hp tác quc t ca
Nhim v


- 19 -
MỤC LỤC Trang
Báo cáo thống kê 3
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 21
Danh mục các hình vẽ, đồ thị 22
Chương 1: MỞ ĐẦU 27
Chương 2: KHẢ NĂNG LÀM LẠNH CÁC NGUYÊN TỬ
BẰNG LASER
30
2.1.
Mô hình nguyên t kim loi kim 31
2.2.
Ph các kim loi kim 34
2.3.
Kh nng làm lnh các nguyên t bng laser 38
Chương 3. MÔ HÌNH LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG
DỤNG NGUYÊN TỬ LẠNH
42

LÝ THUYẾT
97
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 104
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO 107
PHỤ LỤC I: Danh sách các học viên nhận được sự hỗ trợ của
Nhiệm vụ
113
PHỤ LỤC II: Danh mục các trang thiết bị đã sử dụng 116
PHỤ LỤC III: Các công bố khoa học của Nhiệm vụ 123

- 21 -
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
n: chit sut
χ:  cm ca môi trng
- 22 -
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 2.1: Th nng hiu dng V
eff
c biu din nh là hàm trung gian
gia hai biu thc (2.3) và (2.4).
Hình 2.2: S tách thành các mc siêu tinh t  trng thái in t c bn
5S
1/2
ca nguyên t Rb
85
(a) và nguyên t Rb
87
(b).
Hình 2.3: Các mc nng lng trong dch chuyn D
2
ca Na, trong ó dch
chuyn làm lnh 589.2 nm 3S
1/2
(F =2) – 3P
3/2
(F =3) [23].
Hình 2.4. Các mc nng lng trong dch chuyn D
2
ca Rb

c
= 0.
Hình 3.4. S ph thuc ca công tua hp th (a) và công tua tán sc (b) ca
chùm dò vào  lch tn ∆
c
khi tn s Rabi c c nh ti Ω
c
= 8MHz.
Hình 3.5. Công tua hp th (hình phía trên) và công tua tán sc (hình phía di)
ca chùm dò ti các giá tr ca lch tn ∆
c
= -5, 0, +5 MHz và tn s Rabi Ω
c
=
8MHz.
Hình 3.6. S ph thuc ca α vào tn s Rabi ca trng iu khin Ω
c
khi 
p

=
c
=0.
Hình 3.7. S ph thuc ca  trong sut vào tn s Rabi ca trng iu
khin Ω
c
trong cu hình bc thang.
Hình 3.8. S ph thuc ca  trong sut vào tn s Rabi ca trng iu
khin Ω
c

=0.65MHz.
Hình 3.14. Công tua chit sut nhóm (màu xanh) và vn tc nhóm (màu
) khi Ω
c
=2MHz và ∆
c
=0.
Hình 3.15. Công tua chit sut nhóm (màu xanh) và vn tc nhóm (màu
) khi Ω
c
=4MHz và ∆
c
=0.
Hình 3.16. Công tua chit sut nhóm (màu xanh) và vn tc nhóm (màu
) khi  lch tn chùm iu khin ∆
c
= -2MHz và Ω
c
= 0.65MHz.
Hình 3.17. Công tua h s hp th (màu ) và h s tán sc (màu xanh)
khi  lch tn chùm iu khin ∆
c
= -2MHz và Ω
c
= 0.65MHz.
Hình 3.18. Công tua chit sut nhóm (màu xanh) và vn tc nhóm (màu
) khi  lch tn chùm iu khin ∆
c
= +2MHz và Ω
c

Hình 3.21. S ph thuc ca h s khúc x phi tuyn n
2
theo tn s Rabi 
c

khi 
c
= 0 và 
p
= 0.03MHz.

- 24 -
Hình 3.22.  th ba chiu ca h s khúc x phi tuyn n
2
i vi  lch
tn chùm iu khin
c
∆
và
c
Ω
khi
0.03
p
M
Hz
∆
=
.
Hình 3.23.  th ca h s khúc x phi tuyn n

Hình 4.8. S  h laser tái phân b li  c trú mc 5S
1/2
(F =3) ca Rb
85
.
Hình 4.9. nh chp h laser t ch có bung cng hng m rng dùng 
làm nhim v bm tái phân b  c trú cho mc 5S
1/2
(F = 3) ca nguyên t
Rb
85
. Trong ó: 1- giá tn nhit cho laser, 2-b ca laser, 3-giá treo gng,
4- gng phn x, 5-lp làm mát Peltier, 6- u laser diode, 7-b chun
trc, 8-cách t, 9- phn t in áp piezoelectric.
Hình 4.10. S  h laser làm lnh kiu master-slaver.
Hình 4.11. Bm turbo V 70 ca hãng Varian c s dng  to  chân
không n 10
-8
mbar ngay sau khi kt thúc bm c hc.